近日，我國龍蝦眼X射線探測衛星成功獲得一批天體的X射線實測圖像和能譜，這是國際上首次獲得并公開發布的寬視場X射線聚焦成像天圖。該望遠鏡上的微孔龍蝦眼鏡片以及CMOS（一種圖像感光元件）探測器均為中國自主研發。
(資料圖片)
可事實上，即便憑借如此厲害的“龍蝦眼”，科學家通過望遠鏡看到的也只是天體過去發出的光。
近如臺燈、遠如星辰，所有我們看到的光都需要一定時間才能照進人眼，也正因如此，我們有機會可以一睹宇宙過去的樣子，探尋宇宙演化歷程。
為何我們難以看清遙遠星系的光
宇宙中最古老天體的光，傳播時間也最久，那么為何我們仍然難以發現它們？
“根據哈勃定律，我們所處的宇宙一直在膨脹，這些遙遠的星系都在以一個特定的速度遠離我們，這個速度和星系到地球的距離成正比。因此，星系在1億年前發出的光，傳播到地球經過的‘路程’，就不止1億光年。而距離我們越遠的光源，光芒就會越黯淡，因此我們很難在茫茫宇宙中看清這些‘微光’。”北京大學科維理天文與天體物理研究所博士傅煜銘說。
此外，遙遠星系發出的光到達地球的路途十分漫長，其間要經歷很多“艱難險阻”，例如光可能會被傳播過程中所遇到的塵埃和氣體等物質吸收。同時，對遙遠星系的探測還會受制于儀器設備的靈敏度。“如果光被儀器捕捉到時，它的信號和噪聲水平差異不大，我們就很難把信號從噪聲里面分辨出來，也就無法實現探測。”傅煜銘說。
中國科學院國家天文臺研究員茍利軍表示，來自遙遠星系的光可能會在輻射強度、顏色與性質等方面發生變化，“例如一個天體的光可以向四面八方進行傳播，但光的接收面積是有限的。也就是說，距離變遠，光的輻射強度在單位面積上會變?。痪嚯x變近，光的輻射強度會在單位面積上變大。”
由于宇宙在不斷膨脹，所以越是早期宇宙發出的光，其對應的光譜線波長就會被宇宙膨脹拉得越長，這一現象被稱為“紅移”，天文學家經常用紅移來標記宇宙學意義上的“時間”。
此外，茍利軍還表示，對于人類而言，通過望遠鏡捕捉到的最古老的光是有極限的，這個極限所對應的宇宙年齡是38萬年。也就是說，我們最早可以看到宇宙在38萬歲時發出的光。
當然，以目前天文望遠鏡的觀測能力，還遠達不到這個極限。
“紅移1100附近，是宇宙微波背景輻射發出的時間，其對應的宇宙年齡是38萬年。在這個時間點前，宇宙是一團熱的等離子體，光線的組成要素——光子與自由電子、質子發生散射，所以不能自由穿越宇宙；在質子和電子結合形成中性氫原子之后，光子也與物質退耦合，光子能穿越的距離大大變長，宇宙變得透明，我們才能看到天體發出的光。”傅煜銘說。
多信使天文學研究助力揭示宇宙奧秘
“對于人類而言，雖然我們無法看到同一星系從形成至今的演化歷程，但我們可以看到很多星系在不同階段的發展狀態，這些對于更好地理解我們所處的銀河系有著重大意義。”傅煜銘說。
而這些，需要借助更加靈敏的天文望遠鏡來實現。
自1609年伽利略利用自制望遠鏡仰望星空以來，400多年的宇宙探索史中凝結著全人類的努力。1990年，哈勃空間望遠鏡成功發射，依托于它產生的海量科研成果刷新了全人類對宇宙的認知；2016年，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡建成，有望接收到宇宙誕生之初天體發出的電磁信號；2021年哈勃空間望遠鏡的“繼任者”詹姆斯·韋布望遠鏡順利升空，其高出哈勃空間望遠鏡百倍的靈敏度將幫助人類探尋宇宙的更深處；計劃于2023年發射的我國大型巡天空間望遠鏡，將與中國空間站共軌飛行，帶來全景式宇宙高清圖……
“除了光以外，我們還可以通過多種方式研究宇宙，中微子、引力波與宇宙線也都攜帶著天體信息，是宇宙天體派出的‘信使’。”茍利軍說，這種結合多種渠道研究宇宙的方式，就是多信使天文學研究。通過中微子與引力波，我們可以了解天體的內部活動；通過宇宙高能粒子，我們可以探究宇宙早期的物理現象……
隨著更多更強大天文觀測設備的建成，人類將一步步揭示宇宙演化的奧秘，了解我們從何而來，又將去往何處。
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